（適用于新高考新教材）高考物理一輪總復(fù)習(xí)第15章近代物理課時(shí)規(guī)范練42光電效應(yīng)波粒二象性

課時(shí)規(guī)范練42光電效應(yīng)波粒二象性基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(光子能量的計(jì)算)激光在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。在一次手術(shù)中,所用激光的波長(zhǎng)λ=6.6×107m,每個(gè)激光脈沖的能量E=1.5×102J。已知普朗克常量h=6.6×1034J·s,光速c=3×108m/s,則每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目是()A.3×1016 B.3×1012 C.5×1016 D.5×10122.(光的波粒二象性)(2023河北唐山模擬)用很弱的光做雙縫干涉實(shí)險(xiǎn),把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在,下圖是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片,這些照片說(shuō)明()A.光只有粒子性沒(méi)有波動(dòng)性B.光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性C.少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性,大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性D.少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性,大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性3.(多選)(光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng))關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律,下列說(shuō)法正確的是()A.光電效應(yīng)中,金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫作光子B.用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率C.對(duì)于同種金屬而言,遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)D.石墨對(duì)X射線散射時(shí),部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng),這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)4.(光電效應(yīng))(2022山東淄博期末)紫外光電管是利用光電效應(yīng)原理對(duì)油庫(kù)等重要場(chǎng)所進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警的裝置,其工作電路如圖所示,其中A為陽(yáng)極,K為陰極,只有當(dāng)明火中的紫外線照射到K極時(shí),電壓表才有示數(shù)且啟動(dòng)報(bào)警裝置。已知太陽(yáng)光中的紫外線頻率主要在7.5×1014~9.5×1014Hz,而明火中的紫外線頻率主要在1.1×1015~1.5×1015Hz,下列說(shuō)法正確的是()A.為避免太陽(yáng)光中紫外線干擾,K極材料的截止頻率應(yīng)大于1.5×1015HzB.只有明火照射到K極的時(shí)間足夠長(zhǎng),電壓表才會(huì)有示數(shù)C.電源左邊接正極有利于提高報(bào)警裝置的靈敏度D.電壓表的正接線柱與C相連5.(光電效應(yīng)的理解)如圖所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),用光子能量為3.5eV的一束光照射陰極K,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.5V時(shí),電流表讀數(shù)仍不為零,當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1.5V時(shí),電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為()A.1.5eV B.2.0eVC.3.5eV D.5.0eV6.(光電效應(yīng)的圖像)圖甲為某實(shí)驗(yàn)小組探究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置,使用a、b、c三束單色光在同一光電管中實(shí)驗(yàn),得到光電流與對(duì)應(yīng)電壓之間的關(guān)系圖像如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是()A.a光頻率最大,c光頻率最小B.a光與c光為同種色光,但a光強(qiáng)度大C.a光波長(zhǎng)小于b光波長(zhǎng)D.a光與c光照射同一金屬,逸出光電子的初動(dòng)能都相等素養(yǎng)綜合練7.“測(cè)溫槍”(學(xué)名“紅外線輻射測(cè)溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計(jì)出來(lái)的,能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高,則人體熱輻射強(qiáng)度I及其極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ的變化情況是()A.I增大,λ增大 B.I增大,λ減小C.I減小,λ增大 D.I減小,λ減小8.用金屬銣為陰極的光電管,觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz。已知普朗克常量h=6.63×1034J·s。則下列說(shuō)法正確的是()A.欲測(cè)遏止電壓,應(yīng)選擇電源左端為正極B.當(dāng)電源左端為正極時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng),電流表的示數(shù)持續(xù)增大C.增大照射光的強(qiáng)度,產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定增大D.如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν=7.00×1014Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek=1.2×1019J9.某興趣小組用如圖甲所示的電路探究光電效應(yīng)的規(guī)律。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),小剛同學(xué)作出了光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖乙所示,小娜同學(xué)作出了遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖丙所示。已知光電子的電荷量為e,則下列說(shuō)法正確的是()A.如果圖乙、圖丙中研究的是同一金屬的光電效應(yīng)規(guī)律,則a=cB.如果研究不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,在圖乙中將得到經(jīng)過(guò)(b,0)點(diǎn)的一系列直線C.如果研究不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,在圖丙中將得到一系列平行的傾斜直線D.普朗克常量h=a10.如圖甲所示,這是某學(xué)?？萍蓟顒?dòng)小組設(shè)計(jì)的光電煙霧探測(cè)器,當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測(cè)器時(shí),來(lái)自光源S的光會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C,如圖乙所示。煙霧濃度越大,進(jìn)入光電管C中的光就越強(qiáng),光射到光電管中的鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電流,當(dāng)光電流大于108A時(shí),便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。已知鈉的截止頻率為6.0×1014Hz,光速c=3.0×108m/s,元電荷e=1.6×1019C。下列說(shuō)法正確的是()A.要使探測(cè)器正常工作,光源S發(fā)出的光的波長(zhǎng)不能小于5.0×107mB.探測(cè)器正常工作時(shí),提高光源發(fā)出光的頻率,就能讓報(bào)警器在煙霧濃度較低時(shí)報(bào)警C.光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了全反射D.當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時(shí),鈉表面每秒釋放的光電子數(shù)最少是6.25×101011.圖甲為利用光電管研究光電效應(yīng)的電路圖,其中光電管陰極K的材料是鉀,鉀的逸出功為W0=3.6×1019J。圖乙為實(shí)驗(yàn)中用某一頻率的光照射光電管時(shí),測(cè)量得到的光電管伏安特性曲線,當(dāng)U=2.5V時(shí),光電流剛好截止。已知h=6.6×1034J·s,e=1.6×1019C。求:(1)本次實(shí)驗(yàn)入射光的頻率。(2)當(dāng)U'=2.5V時(shí),光電子到達(dá)陽(yáng)極A的最大動(dòng)能。答案：課時(shí)規(guī)范練42光電效應(yīng)波粒二象性1.C解析:每個(gè)光子的能量為E0=hν=hcλ,每個(gè)激光脈沖的能量為E,則每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目n=EE0,代入數(shù)據(jù),解得n=5×2.D解析:光具有波粒二象性,這些照片說(shuō)明少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性,大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性,故D正確。3.BD解析:金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子,光子是光量子的簡(jiǎn)稱,A錯(cuò)誤;用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率,B正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程hν=W0+eUc可知,對(duì)于同種金屬而言(逸出功一樣),入射光的頻率越大,遏止電壓也越大,即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),C錯(cuò)誤;在石墨對(duì)X射線散射時(shí),部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng),康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性,D正確。4.D解析:太陽(yáng)光中的紫外線頻率主要在7.5×1014~9.5×1014Hz,根據(jù)光電效應(yīng)條件可知,為避免太陽(yáng)光中的紫外線干擾,K極材料的截止頻率應(yīng)大于9.5×1014Hz,故A錯(cuò)誤;電壓表有沒(méi)有示數(shù)與明火的照射時(shí)間無(wú)關(guān),與明火中紫外線的頻率有關(guān),故B錯(cuò)誤;電源左邊接正極時(shí),光電管上被施加反向電壓,發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)減少,會(huì)降低報(bào)警裝置的靈敏度,可知電源右邊接正極,則電壓表的正接線柱與C相連,故D正確,C錯(cuò)誤。5.B解析:根據(jù)題意此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ekm=eUc=1.5eV,根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有W0=hνEkm=3.5eV1.5eV=2.0eV,故B正確。6.B解析:根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hνW0和動(dòng)能定理eUc=Ek可得eUc=hνW0,入射光的頻率越高,對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大,分析圖像可知,a、c光的遏止電壓比b光的遏止電壓小,則a、c光的頻率小于b光的頻率,故A錯(cuò)誤;a光與c光的遏止電壓相等,則a光與c光的頻率相等,所以a光與c光為同種色光,但a光的飽和光電流大,則a光內(nèi)含有的光子個(gè)數(shù)多,即a光的強(qiáng)度大于c光的強(qiáng)度,故B正確;由于a光的頻率小于b光的頻率,根據(jù)頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系c=λf可知,a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng),故C錯(cuò)誤;a光與c光的頻率相等,根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hνW0可知,a光與c光照射同一金屬,a光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能等于c光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能,但并不是逸出光電子的初動(dòng)能都相等,故D錯(cuò)誤。7.B解析:溫度升高,人體熱輻射強(qiáng)度I要變大,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),故選項(xiàng)B正確。8.D解析:要測(cè)遏止電壓,電源應(yīng)反接,則電源左端為負(fù)極,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)電源左端為正極時(shí),在滑動(dòng)變阻器的滑片從圖示位置向右滑動(dòng)的過(guò)程中,電壓增大,光電流增大,當(dāng)電流達(dá)到飽和值,不再增大,即電流表的示數(shù)先增大后不變,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)圖像可知,銣的截止頻率νc=5.15×1014Hz,根據(jù)hνc=W0,可求出該金屬的逸出功大小W0=6.63×1034×5.15×1014J=3.41×1019J,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hνW0,當(dāng)入射光的頻率為ν=7.00×1014Hz時(shí),最大初動(dòng)能為Ekm=6.63×1034×7.0×10143.41×1019J=1.2×1019J,故選項(xiàng)D正確。9.C解析:如果題圖乙、丙中研究的是同一金屬的光電效應(yīng)規(guī)律,則由題圖乙可得該金屬的逸出功W0=a,由題圖丙可得該金屬的逸出功W0=ec,故有a=ec,A錯(cuò)誤;如果研究不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,則根據(jù)Ekm=hνW0可判斷不同的金屬W0不同,故當(dāng)Ekm=0時(shí),對(duì)應(yīng)的ν不同,故在題圖乙中得不到經(jīng)過(guò)(b,0)點(diǎn)的一系列直線,B錯(cuò)誤;如果研究不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,則根據(jù)eUc=hνW0可判斷直線的斜率k=he,故在題圖丙中將得到一系列平行的傾斜直線,C正確;由題圖乙可得普朗克常量h=k=ab,由題圖丙可得,直線斜率k=cd=10.D解析:根據(jù)λ=cν=5.0×107m,可知要使探測(cè)器正常工作,光源S發(fā)出的光的波長(zhǎng)不能大于5.0×107m,A錯(cuò)誤;探測(cè)器正常工作時(shí),要想使報(bào)警器在煙霧濃度較低時(shí)報(bào)警,應(yīng)提高光源發(fā)光的強(qiáng)度,B錯(cuò)誤;光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了散射,進(jìn)